微地震信号滤波及拾取方法研究

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微地震监测技术可以通过观测和分析生产活动引发的微小的地震活动来监测生产活动的影响和地下岩石的状态。不同于人工地震勘探,微地震监测的主要任务是确定震源的位置、强度和发震时间等参数。在油气田开发方面,微地震主要用于储层水力压裂动态监测、流体前缘成像和油藏动态监测等方面,可以评价压裂效果,以指导下一步的生产开发,为油藏工程的调整提供依据。  微地震监测一般采用井中监测的方式,反演震源参数时需要震相的到时信息。而微地震信号具有发震时间未知、频率范围宽和信噪比低等特点。为了自动且准确的拾取微地震有效事件,本文研究了微地震信号的滤波和自动拾取方法,以达到提高微地震信噪比,进而提取有效信号到时的目的。  本文首先建立了均匀介质和分层介质两种模型,然后利用交叉网格有限差分方法模拟了弹性波在两种介质中的传播过程,得到了波场快照和5个检波器接收到的理想微地震波形。在原始波形上加入噪声,为后续的滤波和初至拾取提供了基础数据。  在分析了微地震有效信号和噪声信号的特点后,针对微地震资料信噪比较低、常规的滤波方法无法得到理想效果的情况,本文使用时域极化滤波器对2个模型中加噪声后的数据进行滤波处理;该方法基于P波、S波与噪声信号偏振性的差异,可以达到压制噪声同时分离纵横波的效果。对比极化滤波器和普通滤波器的滤波效果,可以看出极化滤波器不仅能够得到更高的信噪比,而且能够更加完整的保存地震子波的波形,明显优于普通的频域滤波器。此外,本文还讨论了极化滤波器中滤波参数的选取问题。  最后,本文介绍了常规长短时窗平均值法(STA/LTA)的原理,提出了一种联合包络分析和偏振分析的改进的STA/LTA拾取算法。对比两种算法的拾取效果,发现改进的STA/LTA法不仅具有更好的抗噪特性,并且能够达到更高的初至拾取精度。利用新算法对模型1和模型2中极化滤波后的数据进行处理,拾取到的初至时间和理论到时相比,误差率低于1%;达到了非常高的拾取精度,为精确的震源参数反演提供了基础。
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